18799

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Системы многоканального ввода вывода аналоговых сигналов. На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б в данной системе испо

Русский

2013-07-08

189.68 KB

7 чел.

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов.

На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных, в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б, в данной системе используется один ЦАП и один АЦП совместно с аналоговыми мультиплексорами и демультиплексорами. В большинстве случаев, особенно при большом числе каналов, вторая конфигурация является более экономичной

Различные требования по стоимости и техническим характеристикам, предъявляемые к системам сбора данных (ССД), определяют возможности вариаций структуры ССД на основе выбора метода обработки аналоговых сигналов. На рисунке 11.3а представлена структура ССД с параллельным принципом обработки.

Параллельная ССД позволяет обеспечить:

1) максимальную независимость аппаратуры всех каналов ССД (изза независимости обработки каждого сигнала);

2) высокое качество преобразования сигналов (вследствие возможности системы пообеспечению требуемого уровня нормализации сигнала на входе АЦП в каждом канале);

3) устранение ошибок, возникающих при коммутации и выборкехранении аналог. сигналов, вносящих основной вклад в суммарную погрешность преобраз-я. Параллельная ССД имеет большое будущее. Однако при его реализации имеет место более высокая стоимость ССД вследствие сравнительно высокой стоимости АЦП.

На рис 11.3б представлена структура ССД с последовательным принципом обработки. Производительность последовательной ССД находится в прямой зависимости от быстродействия АЦП и ограничена его динамическими параметрами. Применение дополнительных элементов для обработки аналоговых сигналов УВХ и АМ ухудшает точностные характеристики и качество преобразования сигналов. С другой стороны, параметры надежности последовательной ССД выше, чем у параллельной ССД, в силу меньшего количества элементов АЦП. Поэтому на практике по критериям надежности и стоимости используют последовательные ССД, а параллельные ССД применяют только в высокопроизводительных системах.

В состав ССД, кроме АЦП, входят следующие устройства:

З – схема защиты входных цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала входного сигнала за заданные пороговые значения);

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между датчиком Д аналогового сигнала и измерительным каналом системы. Помимо собственно защиты выходных и входных цепей гальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех по цепям заземления за счет полного разделения Общего ПАВВ и контролируемогооборудования;

СН – схема нормализации. СН предназначена для согласования характеристик входного сигнала, снимаемого с датчика, с характеристиками АЦП. СН в основном выполняет функции усиления (привода границ диапазона напряжений входного сигнала к диапазону напряжений АЦП), сдвига уровней и преобразование униполярного сигнала в биполярный или наоборот;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ предназначен для повышения точностных характеристик путем подавления помех на входе. При этом предполагается, что полезный сигнал датчика и сигналпомеха имеют различные диапазоны частот. В некоторых системах вместо ФНЧ используют фильтры высших частот ФВЧ или полосовые фильтры ПФ;

АМ – аналоговый мультиплексор. АМ предназначен для управляемой коммутации множества входных сигналов на один выход. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера коммутируемого входного канала;

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала и удержания его в течении времени выполнения некоторой операции (обычно АЦП);

ЦМ – цифровой мультиплексор. ЦМ предназначен для управляемой коммутации выходных каналов АЦП для передачи полученного цифрового кода преобразования выбранного АЦП в системную шину. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера АЦП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы ССД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

В системах распределения данных (СРД) также применяются две варианта структур (см.рисунок 11.4).

По сравнения с АЦП, ЦАП более простые устройства и быстродействие их высоко. Поэтому стоимость и надежность обоих вариантов отличаются не значительно, а по точности преобразования параллельная СРД превосходит последовательную. Как следствие, на практике в основном используют параллельную СРД, кроме того, на рынке доступны БИС, которые в одном кристалле содержат до 40 каналов ЦАП.

В состав СРД, кроме ЦАП, входят следующие устройства:

З – схема защиты вых. цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала вых. сигнала за заданные пороговые значения);

УМ – усилитель мощности. УМ предназначен для усиления вых. сигнала с целью согласования с характеристиками вх-го каскада исполнительного механизма ИМ. УМ строятся на базе транзисторных или тиристорных схем. Как правило, мощные УМ не устанавливают в СРД, а используют внешние УМ или интегрированные в ИМ;

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между управляющим каналом системы и исполнительным механизмом ИМ потребителем аналогового сигнала;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ на выходе ЦАП предназначен для сглаживания ступенчатого выходного сигнала путем фильтрации частотной составляющей обновления выходного канала ЦАП.

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала с выхода ЦАП и удержания его в течении времени отключения выхода ЦАП от канала;

АД – аналоговый демультиплексор. АД выполняет обратную операцию по сравнению с АМ, т.е. коммутирует выход ЦАП к одному из заданных каналов аналогового вывода. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера выходного канала;

ЦД – цифровой демультиплексор. ЦД выполняет обратную операцию по сравнению с ЦМ, т.е. коммутирует канал передачи цифрового кода ЦАП к одному из заданных каналов ЦАП. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера ЦАП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы СРД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

На практике при проектировании ПАВВ используют комбинацию последовательной ССД и параллельной СРД.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10567. Философия эпохи Возрождения и Нового времени 54.5 KB
  Философия эпохи Возрождения и Нового времени. Гуманизм философской мысли Возрождения. Социальнополитические идеи Возрождения. Философия и наука: проблема самоопределения философии в новоевропейской культуре. Социально-политические идеи Возр
10568. Философия Просвещения и немецкая классическая философия 39 KB
  Философия Просвещения и немецкая классическая философия. Философия и идеология в эпоху Просвещения. Немецкая классическая философия и ее роль в развитии мировой философской традиции. Вопрос 1. Философия и идеология в эпоху Просвещения. Во второй по
10569. Зарождение становление постклассической философии 66 KB
  Зарождение становление постклассической философии. Основные принципы классической философии. Проблемное поле неклассической философии. Критика философской классики и иррационализация философии в творчестве С. Кьеркегора и Ф. Ницше. Основные черты мар...
10570. Религиозная, экзистенциально-феноменологическая и аналитическая философия XX в 35 KB
  Религиозная экзистенциально-феноменологическая и аналитическая философия XX в. Религиозная философия: неотомизм. Философские концепции экзистенциализма. Аналитическая философия. Основные идеи феноменологии. Религиозная философия: неотомизм...
10571. Современная философия запада на рубеже XX-XXI в 42.5 KB
  Современная философия запада на рубеже XX-XXI в. Философская герменевтика. Структурализм и постструктурализм. Философия постмодернизма. Философская герменевтика. Герменевтика греч.: hermeneutike толкование как способ систематического размышле
10572. Философия Беларуси и России: формирование национального самосознания 57.5 KB
  Философия Беларуси и России: формирование национального самосознания Философия и национальное самосознание. Истоки и основные этапы развития философской мысли Беларуси. Основные направления и типологические характеристики русской философии. 1. Фи...
10573. Метафизика и диалектика. Онтология и философия природы 51.5 KB
  Метафизика и диалектика. Онтология и философия природы. Понятие метафизика. Изменение статуса метафизики в истории философии. Онтология как философское учение о бытии. Основные категориальные структуры бытия. Категория материи. Эволюция представлений о ма
10574. Онтология и философия природы 44 KB
  Онтология и философия природы. Природа как объект философского и научного анализа. Природа как среда обитания. Естественная и искусственная среда обитания. Биосфера ее структура закономерности функционирования и развития. Понятие ноосферы. Коэволюция...
10575. Проблема человека в философии и науке 56.5 KB
  Проблема человека в философии и науке. Основные стратегии осмысления проблемы человека в классической и современной философии. Научные и философские модели происхождения человека. Социальные и аксиологические параметры человеческого бытия. Феномен челов